【正文】 口應(yīng)設(shè)在水箱一端的下方，出口應(yīng)設(shè)在另一端的上方，排氣口應(yīng)設(shè)在水箱的頂端。用頂水法時，排氣口需要增加排氣管。開口式水箱的優(yōu)點是水箱內(nèi)不承壓，并可確保正常使用。組合水箱的連接方式要盡量避免產(chǎn)生存水死角、死氣水角和水阻，水箱端蓋盡量成型為球面體，提高水箱的承壓能力。悶曬式熱水器采用復(fù)合水箱最為普及，用于悶曬式組合水箱的結(jié)構(gòu)盡量使接受陽光面積大些，從而提高熱性能，連接管要連接牢固，且能承受兩個水箱的容水重量。 水箱的結(jié)構(gòu)與性能 組合水箱結(jié)構(gòu)與性能；組合水箱是兩個或多個水箱用連接管組成，也可以在一個整體水箱內(nèi)加一個各板，使它有兩個以上的獨立儲水空間。但常用的有聚氨酯發(fā)泡、聚氨酯與聚苯泡沫成型等。 外殼材料：水箱的外殼材料有不銹鋼、扎花鋁板、鋁合金板、彩鋼板、鍍鋁鋅硅板，樹脂復(fù)合及其他新型材料。（6） 保溫性能必須達到國家標準要求。（4） 水箱應(yīng) 建筑現(xiàn)場考慮，必須用隔熱材料加以保溫。根據(jù)國際標準。水箱的大小要配比得當，在確保性能和容水量的情況下，盡量減少表面積和進出水管連線管的數(shù)量。所采用的材料應(yīng)確保整機的設(shè)計壽命，水質(zhì)的要求和使用性能。選擇水箱的類項應(yīng)因地制宜，因時制宜，因需制宜。水箱的容水量、保溫性能、形結(jié)構(gòu)和材料的選用將直接影響太陽能集熱器的性能和運行。 支架材料的選用太陽能集熱器的支架材料采用鋼鐵制作，發(fā)光鏡面的托架也采用角鋼制作，由鋼材制成的整套支架應(yīng)涂以保護漆，以防侵蝕，也可以采用靜電噴塑。一般普通鏡片厚2～3mm，其優(yōu)點是耐磨性好、光潔度高、易切削加工、購買方便和使用壽命 。 反光材料的選用目前，市場上常用的反光材料有普通鏡片、高純鋁陽極化反光材料和聚酯薄膜真空鍍鋁反光材料三種。其特點是便于大量生產(chǎn)、堅固耐用、表面光滑、不易變形，還可以回收利用，有利于環(huán)保。，模具化，標準化生產(chǎn)。 圖42 真空管結(jié)構(gòu)示意圖 太陽能集熱器的材料 殼體材料的技術(shù)要求，即保形性好，露天工作要求5～10年不變形。內(nèi)外層之間抽成真空，能有效防止熱量通過對流方式散發(fā)出去。 圖41 典型CPC結(jié)構(gòu)示意圖 接收器真空管（結(jié)構(gòu)如圖4—2所示）為雙層，內(nèi)管上電鍍了特殊的選擇性吸收涂層（AL—N/AL）作為吸熱體。此類集熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單。它可達到的聚光比在10以內(nèi)，當聚光比在2以下時可做成固定式裝置。 聚光器CPC復(fù)合拋物聚光器（如圖4—1所示）是一種非成像低聚焦度的壤光器它根據(jù)邊緣光線原理設(shè)計，可將給定接受角范圍內(nèi)的入射光線按理想聚光比收集到接收器上。CPC的特點是具有一定的聚光比而不需跟蹤設(shè)備（由于赤緯的變化，一年內(nèi)需要調(diào)整若干次傾角），這就可以減小吸熱器面積和簡化系統(tǒng)；不僅消除了對流熱損，且使輻射熱損降低到最小程度。整體式復(fù)合拋物型集熱器（簡稱ICPC）是一種新型的集熱器，它包括了CPC復(fù)合拋物聚光器、真空管和對太陽輻射的吸收率高而反射率低的光譜選擇性涂層。 太陽能集熱器的計算秦皇島地區(qū)的平均日照是：I =700 W/m2水溫由25℃升高到99℃ △T =74℃集熱器的面積為：A = 其中：A——集熱器面積， m2 Cp——水的比熱， kJ/kg按收集太陽能的方式分類：可分為聚光型集熱器和非聚光型集熱器兩大類。由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來，所以，集熱器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。 本章小結(jié)本章進行了蒸發(fā)器流程的設(shè)計，通過計算及查表完成了包括蒸發(fā)裝置的設(shè)計與選用、預(yù)熱器及冷凝器的設(shè)計與選用。這里為防止堵塞，我們選用5mm較為合適.淋水板孔徑：淋水孔流速u0可采用下式計算：u0 =——淋水板的阻力系數(shù)，=～——水流收縮系數(shù)，=～h——淋水板堰高，mu0 === m淋水孔數(shù) n= = =1430考慮到長期操作時易造成孔的堵塞，最上層板的實際淋水孔數(shù)應(yīng)加大10%～15%，其他各孔板數(shù)應(yīng)加大5%。這里我們?nèi)≥^小值50mm較為合適。 冷卻水量根據(jù)板式冷凝器的性能曲線，由冷凝器進口蒸汽壓力和冷卻水進口溫度可查得1m3 冷卻水可冷卻的蒸汽量X kg，則：VL= WV/X = 冷凝器的直徑根據(jù)冷凝器直徑與蒸汽流量關(guān)系曲線，由蒸汽流量和蒸汽壓力查得冷凝器的直徑D可取500mm 淋水板的設(shè)計淋水板數(shù)：根據(jù)規(guī)定，當D＜500mm時，取4～6塊；當D≥500mm時，取7～。但冷凝器效果較差。多層多孔板式冷凝器是目前廣泛使用的型式之一，其結(jié)構(gòu)如圖所示：冷凝器內(nèi)部裝有4～9塊不等距的多孔板，冷卻水通過板上小孔分散成液滴而與二次蒸汽接觸，接觸面積大，冷凝效果好。直接接觸式冷凝器多孔板式。查表初選管板尺寸為b=3d/4=取管板厚度為25mm 冷凝器的設(shè)計與選用蒸汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝，當二次蒸汽為有價值的產(chǎn)品需要回收或嚴重污染冷卻水時，應(yīng)采用間壁式冷卻器，如列管式、板式、螺旋骨式及淋水管式等熱交換器。 管板選用管板兼作法蘭。 。本設(shè)計采用補強圈補強的形式，開孔的位置均在圓筒上。 進出水管的設(shè)計查表選取殼程DN =125mm 取I=200mm 管程DN =100mm 取I=150mm接管與殼體，管箱殼體連接的結(jié)構(gòu)形式，采用插入式焊接結(jié)構(gòu)，且接管不得凸出于殼體的內(nèi)表面。橢圓封頭受力均勻，應(yīng)用廣泛。檢查= 無變化，取6mm合適。℃)則：S1 = = =㎡S2 = = =㎡S3 = = =㎡為了保證各效的換熱效果，三個預(yù)熱器都采用統(tǒng)一的換熱面積（取換熱面積較大者）。Cp 取標準管57二次蒸汽出口的接管：為統(tǒng)一結(jié)構(gòu)尺寸，二次蒸汽出口的接管尺寸應(yīng)以末效（體積流量最大）的出口尺寸作為標準： Vs = =飽和蒸汽流速u取 30m/s d= =取標準管53010mm 降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu) 預(yù)熱器的設(shè)計與選用海水的流量為11110kg/h，設(shè)海水經(jīng)過每個預(yù)熱器之后溫度升高15℃. kJ/kg（3） 高度和直徑都適合施工現(xiàn)場的安放。分離室的直徑也不能太小，否則二次蒸汽流速太大，會導(dǎo)致霧沫夾帶。s).各效蒸汽溫度不相同，對應(yīng)的密度也不相同，可取各效分離室的尺寸一致分離室體積宜取較大者。s) 。即每立方米分離室體積每秒所產(chǎn)生的二次蒸汽量。 V = W/3600U 其中： V——分離室的體積，m3. W——蒸發(fā)器的二次蒸汽量，kg/h ——蒸發(fā)器的二次蒸汽的密度，kg/ m3 U ——蒸發(fā)體積強度，m3/ (m3加熱管外d0（mm）19 2538 57管心距（mm） 25 32 48 70表3—3 不同直徑加熱管對應(yīng)的管心距管心距 t 是相鄰兩個中心線之間的距離，t —，目前在換熱器設(shè)計中，管心距的數(shù)據(jù)已經(jīng)標準化，只要管子規(guī)格確定，相應(yīng)的管心距就是定值。計算所需的管子數(shù)：n=S/d0()其中： S——蒸發(fā)器的傳熱面積，m2 d0——加熱管外徑，m L——加熱管長度，m則： n =()=(根)圓整到 n =110 計算加熱室的直徑和壁厚加熱室的內(nèi)徑取決于加熱管的規(guī)格、數(shù)目和排列方式。加熱管長度的選擇根據(jù)溶液結(jié)垢的難易程度、溶液的起泡性和廠房的高度等因素來考慮，易結(jié)垢和易起泡溶液的蒸發(fā)易選用短管。（2）除沫器在蒸發(fā)器的分離室中二次蒸汽與液體分離后，其中還會夾帶著液滴，需要進一步的分離以防有用產(chǎn)品的損失或冷凝液被污染，因此在蒸發(fā)器的頂部設(shè)置設(shè)置除沫器。間壁式冷凝器可采用列管式換熱器。 蒸發(fā)的輔助設(shè)備（1）蒸汽冷凝器 蒸汽冷凝器的作用是使二次蒸汽冷凝成水排出。這種流程有如下優(yōu)點：1. 由于各效的真空度依次增大，故料液在各效之間的輸送不必用泵，而是靠兩相鄰效之間的壓差自然流動； 2. 由于各效溫度依次降低，故料液從前一效流經(jīng)下一效時發(fā)生過熱現(xiàn)象（閃蒸）； 3. 對于濃度大、粘度大的物料而言，后幾效的傳熱系數(shù)比較低，由于濃度大，沸點高，各效不容易維持較大的溫度差，不利于傳熱。所以，綜上考慮，由日產(chǎn)淡水30噸確定選用三效蒸發(fā)較為合適。因此，在一定的操作條件下，蒸發(fā)器的理論總溫差為一定值。在技術(shù)上，蒸發(fā)器裝置的效數(shù)過多，蒸發(fā)器操作將不能順利的進行。如從一效改為二效時，蒸汽節(jié)約93%，但從四效改為五效，僅節(jié)約10%。具體而言，在多效蒸發(fā)中隨效數(shù)的增加，總蒸發(fā)量相同時所消耗的蒸汽量在減小，使操作費用下降。效數(shù) 理論蒸汽消耗量 實際蒸汽消耗量蒸發(fā)1kg水所需的蒸汽量1kg蒸汽所能蒸發(fā)的水量蒸發(fā)1kg水所需的蒸汽量1kg蒸汽所能蒸發(fā)的水量裝置再增加一效所能節(jié)約的蒸汽量 1 1 93 2 2 30 3 3 25 4 4 10 5 5 7 表3—2 不同效數(shù)蒸發(fā)裝置的蒸汽消耗量由表3—2中數(shù)據(jù)可以看到，隨著效數(shù)的增加，單位蒸汽的消耗量會減小，但是有效溫度差也會減小，使設(shè)備投資費用增大。 多效蒸發(fā)的效數(shù)和流程 效數(shù)的確定在實際工業(yè)生產(chǎn)中，大多采用多效蒸發(fā)，其目的是為了降低蒸汽的消耗量，從而提高蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟性。降膜式蒸發(fā)器大多數(shù)情況下被用于蒸發(fā)粘度較大、濃度較高的溶液，但不適用于處理易結(jié)晶和易結(jié)垢的溶液，這是因為這種溶液形成均勻液膜比較困難，傳熱系數(shù)不高。常用的分布器形式如圖3—2所示。降膜式蒸發(fā)器如圖 3—1所示，其工作原理是：原料液由加熱室頂部加入，經(jīng)分離分布后，沿管壁呈膜狀向下流動，汽液混合物由加熱管底部排出進入分離室，完成液由分離室底部排出。此類蒸發(fā)器主要有：1. 降膜式蒸發(fā)器 2.. 升膜式蒸發(fā)器 3. 刮板式蒸發(fā)器 4. 升—降膜式蒸發(fā)器這些蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)不同，性能各異，均有各自的特點和適用場合。優(yōu)點：溶停留時間短，故特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)，溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。對常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運動情況，大致可分為以下兩大類：（1） 循環(huán)型蒸發(fā)器 特點：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度，操作穩(wěn)定。減壓操作時還需要真空裝置。它的作用是使進入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分汽化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸汽，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。 蒸發(fā)裝置的設(shè)計 蒸發(fā)器的形式工業(yè)上為了適應(yīng)各種不同的需要，發(fā)展了多種形式的蒸發(fā)器。一項好的蒸發(fā)裝置設(shè)計，除了必須要滿足工藝要求以外，還要合理利用熱能，降低蒸發(fā)過程的能耗，以便提高蒸汽利用的經(jīng)濟性。為充分利用熱能，生產(chǎn)上普遍采用多效蒸發(fā)?！?. 多效（三效）蒸發(fā)計算的未知量原料液處理量：G ， kg/h各效從海水中蒸發(fā)的蒸汽量： D1 、D2 、D3 ，kg/h各效蒸發(fā)出的蒸汽作為預(yù)熱器中的加熱蒸汽量：E1 、E2 、E3 ，kg/h各效蒸發(fā)出的蒸汽作為下一級蒸發(fā)器的加熱蒸汽量：W1 、W2 、W3 ，kg/h加熱所需熱水量：D0 ，kg/h各效間的溫度差：△t△t2 、△t3，℃. 未知量的估算 估算各效蒸發(fā)量和完成液濃度原料液處理量：G=D/（1﹣X0/X1)=5000/(1﹣)=造水比和效數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系：=N=3= (其中N為有效數(shù))第一效加熱蒸發(fā)量：D0 =D/=5000/= kg/h由于蒸發(fā)過程中存在閃蒸現(xiàn)象，各效從海水中得到的蒸發(fā)量滿足比例關(guān)系： D1 ︰D2 ︰D3 =1︰︰ D= D1+ D2+ D3= D1 D1 =各效完成液濃度： X1===%X2===%X2===％ 估算各效溶液的沸點和有效溫差度 估算各效壓差設(shè)各效間的壓差相等則總壓差：△P=P1﹣PK=80﹣9 =71KPa各效間的平均壓差： △P1=△P/2 =71/2=則各效蒸發(fā)室的壓力：P1=80KPa==PK=9KPa由各效的蒸汽壓力，可以查的二次蒸汽的溫度和汽化潛熱：效數(shù)壓力（Kpa）溫度（℃）汽化潛熱（kJ/kg）第一效802275第二效2312第三效92393各效由于沸點升高引起的溫度差損失△′，根據(jù)各效二次蒸汽溫度和各效完成液的濃度X1,查海水物性數(shù)據(jù)表和手冊，由經(jīng)驗公式得到：=其中：△′a———常壓下（）由于溶液存在引起的沸點升高，℃ △′——— 操作壓力下由于溶質(zhì)存在而引起的沸點升高，℃ f ——— 校正系數(shù) T′——— 操作壓力下二次蒸汽的溫度，℃ r′i ———操作壓力下二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg得℃℃℃則℃ 估算各效靜壓升高引起的溫度損失由于液體靜壓力而引起的沸點升高，以液層中間的壓力和沸點代表整個液層的平均壓力和平均溫度，則由流體靜力學(xué)方程的：液層的平均壓力：Pav=P′+其中Pav——液層平均壓力，KPa P′——液面處壓力, KPa ——液層平均密度，kg/m3 L——液層高度,m那么：Pav1=P′+=80 + = KPa